OOP原则、封装、继承、多态、接口和抽象类

Java

2024-09-06

OOP原则（面相对象编程原则）

面相对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）是一种编程范式，它强调使用“对象”来表示现实世界中的实体。Java 支持 OOP 的四个主要原则：

封装：隐藏对象的具体实现细节，并对外提供访问接口
继承：子类可以继承父类的属性和方法，实现代码复用
多态：一个类实例可以被当作其父类类型来使用，从而实现动态绑定
抽象：通过抽象类或接口来定义通用的行为模板，具体实现留给子类完成

封装（Encapsulation）

封装是指将数据和操作数据的方法绑定在一起，病对外部隐藏内部状态的过程。在 Java 中，封装通常是通过一下方式实现的：

使用 private、protected 和 public 访问修饰符来限制成员变量和方法的可见性
提供 getter 和 setter 方法来访问和修改私有成员变量
控制对象和状态只能通用对象的方法来改变

继承（Inheritance）

继承允许一个类继承另一个类的属性和方法。这有助于实现代码复用和层次化的结构。在 Java 中，继承通过关键字 extends 实现：

public class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("Animal eats.");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog eats.");
    }
}

多态（Polymorphism）

多态性是指允许子类对象被当做父类对象类使用的能力。这是通过方法重载（Overloading）和方法覆盖（Overriding）来实现的：

方法重载：同一个类中可以有多个同名但参数不同的方法。
方法覆盖：子类中重新定义父类中的方法，以便提供不同的实现。

public class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Animal makes sound.");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks.");
    }
}

接口（Interface）

接口定义了一组方法签名，没有具体实现。类可以通过实现接口来强制自己提供某些行为。接口在Java中使用 interface 关键字声明：

interface Animal {
    void makeSound();
}

class Dog implements Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks.");
    }
}

抽象类（Abstract Class）

抽象类不能被实例化，它主要用于提供一个包含部分实现的基础类，供子类继承和扩展。抽象类可以包含抽象方法（抽象方法没有具体实现），也可以包含具体方法（有实现的方法）。抽象类使用 abstract 关键字定义：

abstract class Animal {
    abstract void makeSound();
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks.");
    }
}

接口和抽象类的区别

尽管 Java 8 之后的接口可以包含默认方法和静态方法，使得接口的功能更为强大，但它们与抽象类还是有着本质的不同。接口主要用于定义一组行为规范，而抽象类则提供了行为的具体实现。接口强调的是“是什么”，而抽象类强调的是“怎么做”。

因此，在设计时，选择使用抽象类还是接口取决于具体的需求和设计目的。如果你需要定义一组行为规范，并允许不同类之间共享这些行为，那么接口是一个更好的选择。如果你需要提供部分实现，并允许子类在此基础上扩展，那么抽象类可能更适合。

接口于抽象类的主要区别

继承规则
1. 抽象类：一个类只可以继承一个抽象类，并且可以同时实现多个接口
2. 接口：一个类可以实现多个接口，但只能继承一个抽象类
构造函数
1. 抽象类：可以有构造函数，用于初始化抽象类中的成员变量。
2. 接口：一个类可以实现多个接口，但只能继承一个抽象类。
方法实现
1. 抽象类：可以包含具体方法（既有实现的方法），可以包含抽象方法（无实现的方法）。
2. 接口：传统上只包含抽象方法，可以包含默认方法（使用 default 关键字）和静态方法（使用 status 关键字）
访问修饰符
1. 抽象类：方法可以有不同的访问修饰符（private、protected、public）。
2. 接口：方法默认是 public 的，而且是 abstract 的，除非制定了 default 或 static。
字段
1. 抽象类：可以包含实例变量（成员变量），这些变量可以在字类中被继承或覆盖。
2. 接口：只能包含常量（final 类型的变量），并且默认是 public static final 的。

示例

// 接口中包含默认方法
interface CanEat {
    default void eat() {
        System.out.println("Eating...");
    }
}

// 实现接口的类
class Dog implements CanEat {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog is eating...");
    }
}

// 抽象类示例
abstract class Animal {
    abstract void move();

    // 具体方法
    void sleep() {
        System.out.println("Sleeping...");
    }

    // 抽象方法
    void breathe();  // 必须在子类中实现
}

// 继承抽象类的子类
class Cat extends Animal {
    @Override
    public void move() {
        System.out.println("Cat moves...");
    }

    @Override
    public void breathe() {
        System.out.println("Cat breathes...");
    }
}

#原创 ⁵²